[发明专利]精密机器视觉检测系统和用于操作该系统的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及机器视觉检测系统，特别涉及在此类系统中包括连续高速图像获取的部件程序的编辑环境。

背景技术

精密机器视觉检测系统(或简称为“视觉系统”）可用于获取被检测物体的精确尺寸测量以及检测各种其它物体特征。此类系统可包括计算机、摄像头和光学系统，以及可在多个方向移动以允许摄像头扫描被检测工件特征的精密平台。市售的一个示例性现有技术系统为位于伊利诺斯州奥罗拉的美国三丰公司(MAC)销售的QUICK系列的基于个人计算机(PC)的视觉系统和软件。例如，在2003年1月出版的QVPAK 3D CNC视觉测量机的用户指南，以及于1996年9月出版的QVPAK 3D CNC视觉测量机的操作指南，中对QUICK系列的视觉系统和软件的特征和操作进行一般描述，其全部内容据此通过引用的方式并入本文。例如，以QV-302Pro型号例证的产品能够使用显微镜型光学系统以按不同放大倍数提供工件的图像，并按需要移动平台以使工件表面横越任何单个视频图像的限制。典型地，单个视频图像仅包含被观察或检测的工件的一部分，其给出此类系统所需的放大倍数、测量分辨率和物理尺寸限制。

机器视觉检测系统一般使用自动化视频检测。美国专利号6,542,180对此类自动化视频检测的各方面给出了教导，且其全部内容通过引用的方式并入本文。如在'180专利所教导的，自动化视频检测计量仪通常具有编程能力，其允许用户针对每个特定工件配置而定义自动检测事件序列。这可以通过基于文本的编程而实现，例如，或通过借助于图形用户界面存储与用户执行的检测操作的序列相对应的机器控制指令序列而逐渐“学习”检测事件序列的记录模式而实现，或通过这两种方法的组合而实现。这种记录模式通常被称为“学习模式”或“训练模式”。一旦在“学习模式”中定义了检测事件序列，则可以使用此序列在“运行模式”中自动获取（以及另外分析或检测）工件的图像。

可手动使用视频工具（或简称为“工具”）和其它图形用户界面特征以完成人工检测和/或机器控制操作（在“手动模式”中）。也可在学习模式中记录其设置的参数和操作，以便创建自动检测程序，或“部件程序”。例如，视频工具可包括边缘/边界检测工具、自动对焦工具、形状或模式匹配工具、尺寸测量工具等。其它图形用户界面特征可包括与数据分析相关的对话框、步骤和重复循环编程等。例如，此类工具通常用于各种市售机器视觉检测系统中，如上面所讨论的QUICK系列的视觉系统和相关的软件。

包括特定检测事件序列（即，如何获取每个图像以及如何分析/检测所获取的每个图像）的机器控制指令通常存储为针对特定工件配置特定的“部件程序”或“工件程序”。例如，部件程序定义如何获取每个图像，诸如如何以什么照明水平、什么放大级别等相对于工件来定位摄像头。进一步地，部件程序定义如何分析/检测所获取的图像，例如，通过使用一个或多个视频工具，如边缘/边界检测视频工具。创建带有按预定顺序进行检测操作的指令的部件程序的能力可提供多个益处，包括提供增强的检测可重复性，以及在一个或多个兼容的机器视觉检测系统上重复地自动执行同一部件程序的能力。

对于用于可迅速编程多种工件的通用机器视觉检测系统，如前面提及的QUICK系列的基于PC的视觉系统，传统地，图像获取操作与对最近所获取的图像进行的图像分析操作和/或特征检测操作穿插进行（在本文中称为“穿插”型操作）。然而，对于使通用机器视觉检测系统提供更高吞吐量的需求日益增长。根据一种方法，可在利用摄像头和工件平台之间的连续性相对运动的同时通过进行图像获取来满足所述需求（与间歇性地停止和启动相对运动相反，此为穿插型操作所需），从而显著提高检测的吞吐量。此类操作在此被称为连续运动型操作。这将有利于使此类系统包括闪光灯照明以在连续运动中协助图像获取，而不会使图像模糊。

用于高速生产线的高速“成直线的”视觉检测系统提供了连续运动型图像获取。然而，这样成直线的视觉系统通常是专用于单个生产线并可多次反复获取同样的图像，例如在传送系统上用于连续的工件。在这种情况下，对于每个图像，运动速度和闪光灯照明参数等均为相同的。此外，工件配置和/或图像获取参数等很少会发生改变。因此，此类系统的编程方法无法帮助相对不熟练的用户对无限的多种工件、摄像头位置、图像获取参数等进行快速编程。